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磁熵变测量实验装置

2012-02-01杜晓波张志杰刘春杰颜明哲袁艳春

物理实验 2012年12期
关键词:磁场实验教学物理

杜晓波,孙 昕,张志杰,刘春杰,颜明哲,袁艳春

(吉林大学物理实验教学中心,吉林长春130023)

1 引 言

给磁性材料系统施加磁场,磁性材料被磁化,磁有序度增加,磁熵减小,温度升高,对外放出热量;再将其去磁,磁有序度下降,磁熵增大,温度降低,从外界吸收热量,这就是磁热效应.自从19世纪发现磁热效应之后,科研工作者对其进行了大量的研究并成功应用到低温制冷技术领域.到目前为止,20K下的低温磁致冷装置在某些领域已实用化.但在20K以上,特别是近室温附近,低温磁制冷采用的磁性离子系统热运动加强,磁有序态难以形成,外磁场作用前后磁熵变减小,磁热效应减弱,室温磁制冷技术没有得到应用.磁致冷技术以磁性材料作为制冷工质,无环境的污染和破坏,被认为是取代氟利昂制冷的理想制冷技术.此外磁制冷还有噪声小、体积小、重量轻、易维护、高效节能的优点.近年来由于环保的迫切需要以及一些具有较大的室温磁热效应材料(例如Gd5Ge2Si2)的出现,使室温磁制冷技术的研究重新受到关注.为将室温磁熵变引入实验教学,吉林大学物理实验教学中心制作了一套实验教学用磁熵变测量装置,并在近代物理实验教学中投入使用,教学效果良好.

2 磁熵及磁熵变测量方法

磁熵变是衡量磁制冷材料性能的重要指标,它是指改变磁场后磁熵的变化值[1-3]

等温过程中放出或吸收的热量为

绝热过程中温度的变化为

磁熵测量方法是测量不……

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